KR101957886B1

KR101957886B1 - 선형 가변 차동 변환기

Info

Publication number: KR101957886B1
Application number: KR1020180048479A
Authority: KR
Inventors: 윤동원; 문전일
Original assignee: 재단법인대구경북과학기술원
Priority date: 2018-04-26
Filing date: 2018-04-26
Publication date: 2019-03-13

Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 축선의 방향으로 연장된 형상을 가지는 이동부와, 상기 이동부가 상기 축선의 방향으로 움직일 수 있도록 관통공이 형성되며 그 외주면은 상기 축선의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선에 대하여 대칭으로 경사진 형상을 가지는 보빈과, 상기 보빈의 외주면의 중간부에 감겨지되 그 감겨진 외면이 상기 축선에 대해 평행한 형상을 가지는 제1차 코일과, 상기 보빈의 외주면의 부분 중 상기 감겨진 제1차 코일의 양측에 위치한 부분에 감겨지되 그 감겨진 외면이 상기 축선에 대해 평행한 형상을 가지는 제2차 코일을 포함하는 선형 가변 차동 변환기를 제공한다.

Description

선형 가변 차동 변환기{Linear variable differential transformer}

본 발명은 선형 가변 차동 변환기에 관한 것이다.

선형 가변 차동 변환기(Linear variable differential transformer)는 시스템의 변위를 측정하는데 사용되는 변위센서이다.

선형 가변 차동 변환기는 변압기의 원리로 작동하는데, 감도가 뛰어나고 정밀한 측정 결과를 얻을 수 있다. 또한 선형 가변 차동 변환기는 소형 및 경량으로 구현할 수 있으며, 일반적인 환경에서 온도와 습도 등의 제한 없이 사용 가능하며, 액체 또는 가스 환경에서 사용 시 실링이 좋은 장점이 있다.

종래의 선형 가변 차동 변환기의 구조가 도 1에 개시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 선형 가변 차동 변환기(10)는, 강자성체로 이루어진 이동부(11)와, 이동부(11)가 슬라이딩 가능하도록 설치된 보빈(12)과, 보빈(12)의 외주면의 중간부에 감겨진 제1차 코일(13)과, 보빈(12)의 외주면의 부분 중 제1차 코일(13)의 양측에 위치한 부분에 감겨진 제2차 코일(14)을 포함하고, 이동부(11)가 움직임에 따라 발생되는 전압차에 의해 이동부(11)의 변위를 측정하게 된다.

그런데 종래의 선형 가변 차동 변환기(10)의 경우, 제1차 코일(13)은 보빈(12)에 일정한 두께로 감겨지는데 비하여 제2차 코일(14)이 감겨지는 형상은 보빈(12)의 중심선(C)에서 가장자리(E)로 갈수록 그 감겨지는 두께가 변화되는 형상을 가지게 된다. 이러한 제2차 코일(14)의 감겨진 형상은, 가장자리의 엔드 이펙트(end effect)의 효과 등을 감소시키기 위함인데, 보빈(12)의 가장자리(E) 쪽으로 갈수록 제2차 코일(14)의 감겨지는 두께가 소정의 비율로 변화되어야 하므로, 그 제조 공정이 어렵고, 따라서 제품의 생산 속도 및 제조 수율은 이를 수행하는 작업자의 숙련도에 영향을 많이 받았다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 제조 시 생산 효율을 향상시킬 수 있는 구조를 가지는 선형 가변 차동 변환기를 구현하는 것을 주된 과제로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 축선의 방향으로 연장된 형상을 가지는 이동부;와, 상기 이동부가 상기 축선의 방향으로 움직일 수 있도록 관통공이 형성되며, 그 외주면은 상기 축선의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선에 대하여 대칭으로 경사진 형상을 가지는 보빈;과, 상기 보빈의 외주면의 중간부에 감겨지되, 그 감겨진 외면이 상기 축선에 대해 평행한 형상을 가지는 제1차 코일;과, 상기 보빈의 외주면의 부분 중 상기 감겨진 제1차 코일의 양측에 위치한 부분에 감겨지되, 그 감겨진 외면이 상기 축선에 대해 평행한 형상을 가지는 제2차 코일을 포함하는 선형 가변 차동 변환기를 제공한다.

여기서, 상기 보빈의 외주면의 형상은, 상기 중심선이 지나가는 부분의 직경이 가장 클 수 있다.

여기서, 상기 제1차 코일의 상기 보빈 쪽을 향하는 내면의 형상은, 상기 축선의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선에 대하여 대칭으로 경사지게 구성될 수 있다.

여기서, 상기 제2차 코일의 상기 보빈 쪽을 향하는 내면의 형상은, 상기 축선의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선에 대하여 대칭으로 경사지게 구성될 수 있다.

여기서, 상기 보빈의 외주면의 형상은, 상기 중심선에서 멀어질수록 그 직경이 더 커질 수 있다.

여기서, 상기 제1차 코일의 감겨진 외면과 상기 제2차 코일의 감겨진 외면은 상기 축선으로부터 동일한 거리에 위치할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 생산 효율을 향상시킬 수 있는 구조를 가지는 선형 가변 차동 변환기를 제공하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 선형 가변 차동 변환기의 단면을 도시한 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기의 보빈의 개략적인 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기의 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기의 보빈의 개략적인 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 사용함으로써 중복 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기의 개략적인 단면도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기의 보빈의 개략적인 사시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기(100)는, 이동부(110), 보빈(120), 제1차 코일(130), 제2차 코일(140)을 포함한다.

이동부(110)는 코어(111)와 코어 로드(112)를 포함하며, 전체적으로 축선(S)의 방향으로 연장된 형상을 가지며 단면이 원형인 봉의 형상을 가진다.

본 제1 실시예에 따른 이동부(110)는 단면이 원형인 봉의 형상을 가지지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 이동부의 형상은 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 본 발명에 따른 이동부는 단면이 사각형인 빔의 형상을 가질 수도 있고, 단면이 타원형인 막대기의 형상을 가질 수도 있다.

코어(111)는 강자성체(ferromagnetic)의 소재를 포함하여 이루어져 제1차 코일(130) 및 제2차 코일(140)과 전자기적 상호 작용을 일으킨다.

코어 로드(112)는 코어(111)를 지지하는데, 코어 로드(112)의 직경은 코어(111)의 직경보다는 작게 이루어져 있으므로, 코어 로드(112)는 지지판(121)의 이동 구멍(121a)을 통과하여 슬라이딩이 가능하도록 구성된다.

한편, 보빈(120)은 이동부(110)의 움직임을 가이드하는데, 이를 위해 이동부(110)가 축선(S)의 방향으로 움직일 수 있도록 관통공(120a)이 축선(S)의 방향으로 형성되어 있다. 즉 관통공(120a)에는 이동부(110)의 적어도 일부가 슬라이딩 가능하도록 수용된다.

또한, 보빈(120)의 외주면(120b)의 중간부(M)에는 제1차 코일(130)이 감겨지며, 보빈(120)의 양단부에는 판 형상의 지지판(121)이 설치된다.

여기서 중간부(M)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 보빈(120)의 외주면(120b)의 부분 중 중심선(C)을 기준으로 하여 양측으로 거리 L1, L2 만큼 떨어진 부분까지의 영역을 의미한다. 중간부(M)의 영역의 크기는 선형 가변 차동 변환기(100)의 기능, 성질에 따라 다르게 설계될 수 있으며, 본 실시예에서는 거리 L1은 거리 L2와 동일하게 구성될 수 있다. 본 실시예에서는 거리 L1은 거리 L2와 동일하게 구성되지만, 본 발명은 이에 한정하는 것은 아니고, 거리 L1은 거리 L2와 상이하게 구성될 수 있다.

지지판(121)에는 이동 구멍(121a)이 형성되는데, 이동 구멍(121a)의 내경은 관통공(120a)의 내경보다 작게 형성된다. 따라서 코어(111)는 이동 구멍(121a)을 통해 이동하지 못하지만 코어 로드(112)는 이동 구멍(121a)을 통해 이동이 가능하도록 구성된다.

본 제1 실시예에 따르면, 보빈(120)의 모든 지지판(121)들에 이동 구멍(121a)이 형성되어 있지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉 본 발명에 따르면 보빈의 지지판들 중 하나에만 이동 구멍이 형성될 수 있고, 그 경우에 이동 구멍이 형성되지 않은 지지판에 의해 이동부의 움직임이 제한되게 된다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 보빈(120)의 외주면(120b)은, 축선(S)의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선(C)에 대하여 대칭으로 경사진 형상을 가진다. 여기서 중심선(C)은 축선(S)에 대해 수직이다.

특히 본 제1 실시예에 따른 보빈(120)의 외주면(120b)의 형상은, 보빈(120)의 부분 중 중심선(C)이 지나가는 부분의 직경(D1)이 가장 크도록 형성된다.

본 제1 실시예에 따른 보빈(120)의 경우에는 보빈(120)의 부분 중 중심선(C)이 지나가는 부분의 직경(D1)이 가장 크도록 구성되지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉 본 발명에 따른 보빈의 외주면은 다양한 형상을 가질 수 있다.

한편, 제1차 코일(130)은 보빈(120)의 외주면(120b)의 부분 중 중간부(M)에 감겨지는데, 제1차 코일(130)의 감겨진 외면(131)은 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가지도록 감겨지게 된다.

여기서 제1차 코일(130)의 감겨진 외면(131)이 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가진다는 의미는, 그 외면(131)이 축선(S)에 대해 실질적으로 평행하다는 의미이며, 그 외면(131)의 위치에 약간 변동이 있는 경우도 포함한다는 의미이다. 이는, 제1차 코일(130)은 실제로 와이어를 감아서 이루어져 있으므로, 감는 과정에서 평행을 기준으로 하여 외면의 위치에 약간의 변동이 존재할 수도 있고, 와이어의 형상에 의해 그 감겨진 표면도 약간 울퉁불퉁하기 때문이다.

그러한 제1차 코일(130)의 감겨진 형상과 보빈(120)의 형상에 의해, 제1차 코일(130)의 보빈(120) 쪽을 향하는 내면(130a)의 형상은, 축선(S)의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선(C)에 대하여 대칭으로 경사진 형상을 가지게 된다.

한편, 제2차 코일(140)은 보빈(120)의 외주면(120b)의 부분 중 양측부(P)에 감겨진다. 즉 도 2에 도시된 바와 같이, 제2차 코일(140)은 제1차 코일(130)의 양측에 위치한 부분에 감겨지게 되는데, 제2차 코일(140)의 감겨진 외면(141)은 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가지도록 감겨지게 된다.

여기서 제2차 코일(140)의 감겨진 외면(141)이 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가진다는 의미는, 그 외면(141)이 축선(S)에 대해 실질적으로 평행하다는 의미이며, 그 외면(141)의 위치에 약간 변동이 있는 경우도 포함한다는 의미이다. 이는, 제2차 코일(140)은 실제로 와이어를 감아서 이루어져 있으므로, 감는 과정에서 평행을 기준으로 하여 외면의 위치에 약간의 변동이 존재할 수도 있고, 와이어의 형상에 의해 그 감겨진 표면도 약간 울퉁불퉁하기 때문이다.

그러한 제2차 코일(140)의 감겨진 형상과 보빈(120)의 형상에 의해, 제2차 코일(140)의 보빈(120) 쪽을 향하는 내면(140a)의 형상은, 축선(S)의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선(C)에 대하여 대칭으로 경사진 형상을 가지게 된다.

한편, 제1차 코일(130)의 감겨진 외면(131)과 제2차 코일(140)의 감겨진 외면(141)은 축선(S)으로부터 동일한 거리 G에 위치한다. 여기서, 축선(S)으로부터 동일한 거리 G는, 선형 가변 차동 변환기(100)의 기능, 성질에 따라 다르게 결정될 수 있다.

제1차 코일(130)의 감겨진 외면(131)과 제2차 코일(140)의 감겨진 외면(141)이, 축선(S)으로부터 동일한 거리에 위치한다는 의미는, 그 외면(131)(141)들이 축선(S)으로부터 실질적으로 동일한 거리에 위치한다는 의미이며, 그 외면(131)(141)의 위치에 약간 변동이 있는 경우도 포함한다는 의미이다. 이는, 제1차 코일(130)과 제2차 코일(140)은 실제로 와이어를 감아서 이루어져 있으므로, 감는 과정에서 외면의 위치에 약간의 변동이 존재할 수도 있고, 와이어의 형상에 의해 그 감겨진 표면도 약간 울퉁불퉁하기 때문이다.

본 실시예에 따르면, 제1차 코일(130)의 감겨진 외면(131)과 제2차 코일(140)의 감겨진 외면(141)은 축선(S)으로부터 동일한 거리에 위치하지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면 제조되는 선형 가변 차동 변환기의 종류, 특성 등에 따라, 제1차 코일(130)의 감겨진 외면(131)과 제2차 코일(140)의 감겨진 외면(141)은 축선(S)으로부터 동일한 거리에 위치하지 않고, 제1차 코일(130)의 감겨진 외면(131)과 제2차 코일(140)의 감겨진 외면(141)은 서로 소정의 단차를 가지도록 설계될 수도 있다.

한편, 본 제1 실시예에 따르면, 보빈(120)과 제1차 코일(130) 사이, 보빈(120)과 제2차 코일(140) 사이, 제1차 코일(130)과 제2차 코일(140) 사이에 절연 부재가 존재하지 않지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면, 보빈(120)과 제1차 코일(130) 사이, 보빈(120)과 제2차 코일(140) 사이, 제1차 코일(130)과 제2차 코일(140) 사이에 추가적인 절연 부재가 존재할 수 있다.

이상에서 설명한 선형 가변 차동 변환기(100)의 구성 이외의 다른 구성은, 공지의 선형 가변 차동 변환기의 구성을 그대로 이용할 수 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.

이하, 본 발명의 제1 실시예에 관한 선형 가변 차동 변환기(100)의 제조 공정에 대해 설명한다.

먼저, 제조자는 코어(111)와 코어 로드(112)를 구비한 이동부(110)를 준비한다. 그리고 보빈(120)의 관통공(120a)의 안쪽에 코어(111)가 위치하도록 한 후, 지지판(121)을 보빈(120)의 양단부에 설치한다.

이어 제조자는 보빈(120)의 외주면(120b)의 부분 중 중간부(M)에 제1차 코일(130)을 감되, 제1차 코일(130)의 외면(131)이 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가지며 축선(S)으로부터 거리 G에 위치하도록 감겨지도록 한다.

제조자는 제1차 코일(130)을 감은 후, 보빈(120)의 외주면(120b)의 부분 중 이미 감겨진 제1차 코일(130)의 양측에 위치한 부분에 제2차 코일(140)을 감되, 제2차 코일(140)의 감겨지는 형상은, 제2차 코일(140)의 외면(141)이 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가지도록 한다. 아울러, 제2차 코일(140)을 감을 때, 제2차 코일(140)의 감겨진 외면(141)이 제1차 코일(130)의 감겨진 외면(131)과 축선(S)으로부터 동일한 거리 G에 위치하도록 하여 제1차 코일(130)의 감겨진 외면(131)과 제2차 코일(140)의 감겨진 외면(141)의 경계에서 단차가 없도록 한다.

제1차 코일(130)과 제2차 코일(140)을 감을 때, 그 감겨진 외면(131)(141)들이 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가져야 하므로, 작업자는, 감겨지는 제1차 코일(130)과 제2차 코일(140)의 외면(131)(141)들이, 축선(S)에 대해 평행한지 확인하면서 제1차 코일(130)과 제2차 코일(140)을 감는다. 여기서, 감겨지는 제1차 코일(130)과 제2차 코일(140)의 외면(131)(141)들이, 축선(S)에 대해 평행한지 여부를 알 수 있는 방법은 여러 가지가 있는데, 그 중 일 예를 들면, 제1차 코일(130)과 제2차 코일(140)을 감는 작업 중 제1차 코일(130)과 제2차 코일(140)의 외면(131)(141)들의 직경을 버어니아 캘리퍼스 등의 측정도구로 측정함으로써, 「보빈(120)의 전 길이에 걸쳐 제1차 코일(130)과 제2차 코일(140)의 외면(131)(141)들의 직경이 일정한지의 여부」로 확인할 수 있다. 즉 보빈(120)의 전 길이에 걸쳐 제1차 코일(130)과 제2차 코일(140)의 외면(131)(141)들의 직경이 일정하다면, 기하학적인 구조에 의해 당연히 외면(131)(141)들은 축선(S)에 대해 평행하게 될 뿐만 아니라 제1차 코일(130)의 감겨진 외면(131)과 제2차 코일(140)의 감겨진 외면(141)이 축선(S)으로부터 동일한 거리에 위치함을 알 수 있다. 또한, 「감겨지는 제1차 코일(130)과 제2차 코일(140)의 외면(131)(141)들이, 축선(S)에 대해 평행한지 여부」를 알 수 있는 방법의 다른 예로, 평행을 측정하는 도구를 사용하거나 실시간으로 영상 또는 사진 촬영 등을 통해 확인하는 방법 등도 있다.

본 제1 실시예에 따르면, 이동부(110)를 보빈(120)에 설치한 후에 제1차 코일(130)을 감고 난 다음, 제2차 코일(140)을 감는 순서로 선형 가변 차동 변환기(100)를 제조하지만, 본 발명은 이에 한정하지 않고 다양한 방식으로 선형 가변 차동 변환기를 제조할 수 있다. 예를 들면, 보빈(120)에 제1차 코일(130) 및 제2차 코일(140)을 감아 설치한 후에, 이동부(110)를 보빈(120)에 설치할 수도 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 제2차 코일(140)을 감고 난 후에 제1차 코일(130)을 감는 순서로 선형 가변 차동 변환기(100)를 제조할 수도 있고, 제1차 코일(130)을 감는 작업과 제2차 코일(140)을 감는 작업을 동시에 또는 무작위로 실시하는 방식으로 선형 가변 차동 변환기(100)를 제조할 수도 있다.

이하, 본 발명의 제1 실시예에 관한 선형 가변 차동 변환기(100)의 작동에 대해 설명한다.

작동 시 제1차 코일(130)에 교류 전압을 인가한 상태에서, 이동부(110)가 움직이게 되면, 코어(111)에 의해 제2차 코일(140)의 양 끝단에 전압차가 발생하게 된다. 그러한 전압차는 이동부(110)의 변위에 비례하게 되므로, 제어부(미도시)는 그러한 전압차를 이용하여 이동부(110)의 변위를 측정하게 된다.

이상과 같이, 본 제1 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기(100)는, 보빈(120)의 외주면(120a)의 형상을, 중심선(C)에 대하여 대칭으로 경사진 형상으로 형성함으로써, 제1차 코일(130)과 제2차 코일(140)을 감을 때 축선(S)의 방향으로 그 감는 두께에 변화를 주더라도, 작업자는 용이하게 제1차 코일(130)과 제2차 코일(140)의 외면(131)(141)들의 형상을 축선(S)에 대해 평행한 형상으로 할 수 있게 된다. 즉 작업자는 제1차 코일(130)과 제2차 코일(140)을 감는 작업을 할 때, 제1차 코일(130)과 제2차 코일(140)의 외면(131)(141)들이 축선(S)에 대해 평행하도록 감기만 하면 되므로, 작업자는 신속하고 용이하게 제1차 코일(130)과 제2차 코일(140)을 감는 작업을 수행할 수 있게 된다. 다시 말해, 선형 가변 차동 변환기(100)의 제1차 코일(130)과 제2차 코일(140)을 감는 공정에서, 작업자의 숙련도와 관련 없이 정밀하고 용이하게 제1차 코일(130)과 제2차 코일(140)을 감을 수 있게 되므로, 높은 제조 공정 효율 및 높은 제조 수율을 구현할 수 있게 된다.

이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 관한 선형 가변 차동 변환기(200)에 관하여 설명하되, 전술한 본 발명의 제1 실시예의 선형 가변 차동 변환기(100)와 상이한 사항을 중심으로 하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기의 개략적인 단면도이고, 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기의 보빈의 개략적인 사시도이다.

본 제2 실시예의 선형 가변 차동 변환기(200)의 이동부(210)는, 전술한 본 제1 실시예의 선형 가변 차동 변환기(100)의 이동부(110)와 그 구성, 작용 등이 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다. 즉 이동부(210)의 코어(211) 및 코어 로드(212)는, 전술한 이동부(110)의 코어(111) 및 코어 로드(112)와 동일하다.

한편, 본 제2 실시예의 선형 가변 차동 변환기(200)의 구성은 전술한 선형 가변 차동 변환기(100)의 구성과 다른 부분이 존재하므로, 이하 설명한다.

보빈(220)은 이동부(210)의 움직임을 가이드하는데, 이를 위해 이동부(210)가 축선(S)의 방향으로 움직일 수 있도록 관통공(220a)이 축선(S)의 방향으로 형성되어 있다. 즉 관통공(220a)에는 이동부(210)의 적어도 일부가 슬라이딩 가능하도록 수용된다.

또한, 보빈(220)의 외주면(220b)의 중간부(M)에는 제1차 코일(230)이 감겨지며, 보빈(220)의 양단부에는 판 형상의 지지판(221)이 설치된다.

여기서 중간부(M)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 보빈(220)의 외주면(220b)의 부분 중 중심선(C)을 기준으로 하여 양측으로 거리 L3, L4 만큼 떨어진 부분까지의 영역을 의미한다. 중간부(M)의 영역의 크기는 선형 가변 차동 변환기(200)의 기능, 성질에 따라 다르게 결정될 수 있으며, 본 실시예에서는 거리 L3은 거리 L4와 동일하게 구성될 수 있다. 본 실시예에서는 거리 L3은 거리 L4와 동일하게 구성되지만, 본 발명은 이에 한정하는 것은 아니고, 거리 L3은 거리 L4와 상이하게 구성될 수 있다.

지지판(221)에는 이동 구멍(221a)이 형성되는데, 이동 구멍(221a)의 내경은 관통공(220a)의 내경보다 작게 형성된다. 따라서 코어(211)는 이동 구멍(221a)을 통해 이동하지 못하지만 코어 로드(212)는 이동 구멍(221a)을 통해 이동이 가능하도록 구성된다.

본 제2 실시예에 따르면, 보빈(220)의 모든 지지판(221)들에 이동 구멍(221a)이 형성되어 있지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉 본 발명에 따르면 보빈의 지지판들 중 하나에만 이동 구멍이 형성될 수 있고, 그 경우에 이동 구멍이 형성되지 않은 지지판에 의해 이동부의 움직임이 제한되게 된다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 보빈(220)의 외주면(220b)은, 축선(S)의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선(C)에 대하여 대칭으로 경사진 형상을 가진다. 여기서 중심선(C)은 축선(S)에 대해 수직이다.

특히 본 제2 실시예에 따른 보빈(220)의 외주면(220b)의 형상은, 보빈(220)의 부분 중 중심선(C)이 지나가는 부분의 직경(D2)이 가장 작도록 형성된다. 즉 보빈(220)의 외주면(220b)의 형상은 중심선(C)에서 멀어질수록 그 직경이 더 커지게 구성되어, 보빈(220)은 전체적으로 장고 형상을 가진다.

본 제2 실시예에 따른 보빈(220)의 경우에는 보빈(220)의 부분 중 중심선(C)이 지나가는 부분의 직경(D2)이 가장 작도록 구성되지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉 본 발명에 따른 보빈의 외주면은 다양한 형상을 가질 수 있다.

한편, 제1차 코일(230)은 보빈(220)의 외주면(220b)의 부분 중 중간부(M)에 감겨지는데, 제1차 코일(230)의 감겨진 외면(231)은 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가지도록 감겨지게 된다.

여기서 제1차 코일(230)의 감겨진 외면(231)이 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가진다는 의미는, 그 외면(231)이 축선(S)에 대해 실질적으로 평행하다는 의미이며, 그 외면(231)의 위치에 약간 변동이 있는 경우도 포함한다는 의미이다. 이는, 제1차 코일(230)은 실제로 와이어를 감아서 이루어져 있으므로, 감는 과정에서 평행을 기준으로 하여 외면의 위치에 약간의 변동이 존재할 수도 있고, 와이어의 형상에 의해 그 감겨진 표면도 약간 울퉁불퉁하기 때문이다.

그러한 제1차 코일(230)의 감겨진 형상과 보빈(220)의 형상에 의해, 제1차 코일(230)의 보빈(220) 쪽을 향하는 내면(230a)의 형상은, 축선(S)의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선(C)에 대하여 대칭으로 경사진 형상을 가지게 된다.

한편, 제2차 코일(240)은 보빈(220)의 외주면(220b)의 부분 중 양측부(P)에 감겨진다. 즉 도 4에 도시된 바와 같이, 제2차 코일(240)은 제1차 코일(230)의 양측에 위치한 부분에 감겨지게 되는데, 제2차 코일(240)의 감겨진 외면(241)은 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가지도록 감겨지게 된다.

여기서 제2차 코일(240)의 감겨진 외면(241)이 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가진다는 의미는, 그 외면(241)이 축선(S)에 대해 실질적으로 평행하다는 의미이며, 그 외면(241)의 위치에 약간 변동이 있는 경우도 포함한다는 의미이다. 이는, 제2차 코일(240)은 실제로 와이어를 감아서 이루어져 있으므로, 감는 과정에서 평행을 기준으로 하여 외면의 위치에 약간의 변동이 존재할 수도 있고, 와이어의 형상에 의해 그 감겨진 표면도 약간 울퉁불퉁하기 때문이다.

그러한 제2차 코일(240)의 감겨진 형상과 보빈(220)의 형상에 의해, 제2차 코일(240)의 보빈(220) 쪽을 향하는 내면(240a)의 형상은, 축선(S)의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선(C)에 대하여 대칭으로 경사진 형상을 가지게 된다.

한편, 제1차 코일(230)의 감겨진 외면(231)과 제2차 코일(240)의 감겨진 외면(241)은 축선(S)으로부터 동일한 거리 G에 위치한다. 여기서, 축선(S)으로부터 동일한 거리 G는, 선형 가변 차동 변환기(200)의 기능, 성질에 따라 다르게 결정될 수 있다.

제1차 코일(230)의 감겨진 외면(231)과 제2차 코일(240)의 감겨진 외면(241)이, 축선(S)으로부터 동일한 거리에 위치한다는 의미는, 그 외면(231)(241)들이 축선(S)으로부터 실질적으로 동일한 거리에 위치한다는 의미이며, 그 외면(231)(241)의 위치에 약간 변동이 있는 경우도 포함한다는 의미이다. 이는, 제1차 코일(230)과 제2차 코일(240)은 실제로 와이어를 감아서 이루어져 있으므로, 감는 과정에서 외면의 위치에 약간의 변동이 존재할 수도 있고, 와이어의 형상에 의해 그 감겨진 표면도 약간 울퉁불퉁하기 때문이다.

본 실시예에 따르면, 제1차 코일(230)의 감겨진 외면(231)과 제2차 코일(240)의 감겨진 외면(241)은 축선(S)으로부터 동일한 거리에 위치하지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면 제조되는 선형 가변 차동 변환기의 종류, 특성 등에 따라, 제1차 코일(230)의 감겨진 외면(231)과 제2차 코일(240)의 감겨진 외면(241)은 축선(S)으로부터 동일한 거리에 위치하지 않고, 제1차 코일(230)의 감겨진 외면(231)과 제2차 코일(240)의 감겨진 외면(241)은 서로 소정의 단차를 가지도록 설계될 수도 있다.

한편, 본 제2 실시예에 따르면, 보빈(220)과 제1차 코일(230) 사이, 보빈(220)과 제2차 코일(240) 사이, 제1차 코일(230)과 제2차 코일(240) 사이에 절연 부재가 존재하지 않지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면, 보빈(220)과 제1차 코일(230) 사이, 보빈(220)과 제2차 코일(240) 사이, 제1차 코일(230)과 제2차 코일(240) 사이에 추가적인 절연 부재가 존재할 수 있다.

이상에서 설명한 선형 가변 차동 변환기(200)의 구성 이외의 다른 구성은, 공지의 선형 가변 차동 변환기의 구성을 그대로 이용할 수 있으므로, 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.

이하, 본 발명의 제2 실시예에 관한 선형 가변 차동 변환기(200)의 제조 공정에 대해 설명한다.

먼저, 제조자는 코어(211)와 코어 로드(212)를 구비한 이동부(210)를 준비한다. 그리고 보빈(220)의 관통공(220a)의 안쪽에 코어(211)가 위치하도록 한 후, 지지판(221)을 보빈(220)의 양단부에 설치한다.

이어 제조자는 보빈(220)의 외주면(220b)의 부분 중 중간부(M)에 제1차 코일(230)을 감되, 제1차 코일(230)의 외면(231)이 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가지며 축선(S)으로부터 거리 G에 위치하도록 감겨지도록 한다.

제조자는 제1차 코일(230)을 감은 후, 보빈(220)의 외주면(220b)의 부분 중 이미 감겨진 제1차 코일(230)의 양측에 위치한 부분에 제2차 코일(240)을 감되, 제2차 코일(240)의 감겨지는 형상은, 제2차 코일(240)의 외면(241)이 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가지도록 한다. 아울러, 제2차 코일(240)을 감을 때, 제2차 코일(240)의 감겨진 외면(241)이 제1차 코일(230)의 감겨진 외면(231)과 축선(S)으로부터 동일한 거리 G에 위치하도록 하여 제1차 코일(230)의 감겨진 외면(231)과 제2차 코일(240)의 감겨진 외면(241)의 경계에서 단차가 없도록 한다.

제1차 코일(230)과 제2차 코일(240)을 감을 때, 그 감겨진 외면(231)(241)들이 축선(S)에 대해 평행한 형상을 가져야 하므로, 작업자는, 감겨지는 제1차 코일(230)과 제2차 코일(240)의 외면(231)(241)들이, 축선(S)에 대해 평행한지 확인하면서 제1차 코일(230)과 제2차 코일(240)을 감는다. 여기서, 감겨지는 제1차 코일(230)과 제2차 코일(240)의 외면(231)(241)들이, 축선(S)에 대해 평행한지 여부를 알 수 있는 방법은 여러 가지가 있는데, 그 중 일 예를 들면, 제1차 코일(230)과 제2차 코일(240)을 감는 작업 중 제1차 코일(230)과 제2차 코일(240)의 외면(231)(241)들의 직경을 버어니아 캘리퍼스 등의 측정도구로 측정함으로써, 「보빈(220)의 전 길이에 걸쳐 제1차 코일(230)과 제2차 코일(240)의 외면(231)(241)들의 직경이 일정한지의 여부」로 확인할 수 있다. 즉 보빈(220)의 전 길이에 걸쳐 제1차 코일(230)과 제2차 코일(240)의 외면(231)(241)들의 직경이 일정하다면, 기하학적인 구조에 의해 당연히 외면(231)(241)들은 축선(S)에 대해 평행하게 될 뿐만 아니라 제1차 코일(230)의 감겨진 외면(231)과 제2차 코일(240)의 감겨진 외면(241)이 축선(S)으로부터 동일한 거리에 위치함을 알 수 있다. 또한, 「감겨지는 제1차 코일(230)과 제2차 코일(240)의 외면(231)(241)들이, 축선(S)에 대해 평행한지 여부」를 알 수 있는 방법의 다른 예로, 평행을 측정하는 도구를 사용하거나 실시간으로 영상 또는 사진 촬영 등을 통해 확인하는 방법 등도 있다.

본 제2 실시예에 따르면, 이동부(210)를 보빈(220)에 설치한 후에 제1차 코일(230)을 감고 난 다음, 제2차 코일(240)을 감는 순서로 선형 가변 차동 변환기(200)를 제조하지만, 본 발명은 이에 한정하지 않고 다양한 방식으로 선형 가변 차동 변환기를 제조할 수 있다. 예를 들면, 보빈(220)에 제1차 코일(230) 및 제2차 코일(240)을 감아 설치한 후에, 이동부(210)를 보빈(220)에 설치할 수도 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 제2차 코일(240)을 감고 난 후에 제1차 코일(230)을 감는 순서로 선형 가변 차동 변환기(200)를 제조할 수도 있고, 제1차 코일(230)을 감는 작업과 제2차 코일(240)을 감는 작업을 동시에 또는 무작위로 실시하는 방식으로 선형 가변 차동 변환기(200)를 제조할 수도 있다.

본 발명의 제2 실시예에 관한 선형 가변 차동 변환기(200)의 작동은, 전술한 선형 가변 차동 변환기(100)의 작동과 대동소이하므로, 여기서 자세한 설명은 생략한다.

이상과 같이, 본 제2 실시예에 따른 선형 가변 차동 변환기(200)는, 보빈(220)의 외주면(220a)의 형상을, 중심선(C)에 대하여 대칭으로 경사진 형상으로 형성함으로써, 제1차 코일(230)과 제2차 코일(240)을 감을 때 축선(S)의 방향으로 그 감는 두께에 변화를 주더라도, 작업자는 용이하게 제1차 코일(230)과 제2차 코일(240)의 외면(231)(241)들의 형상을 축선(S)에 대해 평행한 형상으로 할 수 있게 된다. 즉 작업자는 제1차 코일(230)과 제2차 코일(240)을 감는 작업을 할 때, 제1차 코일(230)과 제2차 코일(240)의 외면(231)(241)들이 축선(S)에 대해 평행하도록 감기만 하면 되므로, 작업자는 신속하고 용이하게 제1차 코일(230)과 제2차 코일(240)을 감는 작업을 수행할 수 있게 된다. 다시 말해, 선형 가변 차동 변환기(200)의 제1차 코일(230)과 제2차 코일(240)을 감는 공정에서, 작업자의 숙련도와 관련 없이 정밀하고 용이하게 제1차 코일(230)과 제2차 코일(240)을 감을 수 있게 되므로, 높은 제조 공정 효율 및 높은 제조 수율을 구현할 수 있게 된다.

본 발명의 일 측면들은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 선형 가변 차동 변환기를 제조하거나 이용하는 산업에 적용될 수 있다.

100, 200: 선형 가변 차동 변환기 110, 210: 이동부
120, 220: 보빈 130, 230: 제1차 코일
140, 240: 제2차 코일

Claims

축선의 방향으로 연장된 형상을 가지는 이동부;
상기 이동부가 상기 축선의 방향으로 움직일 수 있도록 관통공이 형성되며, 그 외주면은 상기 축선의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선에 대하여 대칭으로 경사진 형상을 가지는 보빈;
상기 보빈의 외주면의 중간부에 감겨지되, 그 감겨진 외면이 상기 축선에 대해 평행한 형상을 가지는 제1차 코일; 및
상기 보빈의 외주면의 부분 중 상기 감겨진 제1차 코일의 양측에 위치한 부분에 감겨지되, 그 감겨진 외면이 상기 축선에 대해 평행한 형상을 가지는 제2차 코일을 포함하는 선형 가변 차동 변환기.
제1항에 있어서,
상기 보빈의 외주면의 형상은, 상기 중심선이 지나가는 부분의 직경이 가장 큰 선형 가변 차동 변환기.
제2항에 있어서,
상기 제1차 코일의 상기 보빈 쪽을 향하는 내면의 형상은, 상기 축선의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선에 대하여 대칭으로 경사진 선형 가변 차동 변환기.
제2항에 있어서,
상기 제2차 코일의 상기 보빈 쪽을 향하는 내면의 형상은, 상기 축선의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선에 대하여 대칭으로 경사진 선형 가변 차동 변환기.
제1항에 있어서,
상기 보빈의 외주면의 형상은, 상기 중심선에서 멀어질수록 그 직경이 더 커지는 선형 가변 차동 변환기.
제5항에 있어서,
상기 제1차 코일의 상기 보빈 쪽을 향하는 내면의 형상은, 상기 축선의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선에 대하여 대칭으로 경사진 선형 가변 차동 변환기.
제5항에 있어서,
상기 제2차 코일의 상기 보빈 쪽을 향하는 내면의 형상은, 상기 축선의 방향을 기준으로 할 때 그 중심선에 대하여 대칭으로 경사진 선형 가변 차동 변환기.
제1항에 있어서,
상기 제1차 코일의 감겨진 외면과 상기 제2차 코일의 감겨진 외면은 상기 축선으로부터 동일한 거리에 위치하는 선형 가변 차동 변환기.